一种投放类模型挂架机构

技术领域

本发明涉及风洞技术领域，具体为一种投放类模型挂架机构。

背景技术

目前，飞行器载荷的投放分离主要采用三种方案：导轨式投放、自由式投放、弹射式投放。其中，在导轨式投放方案中，载荷安装于飞行器表面的导轨上，分离时载荷发动机启动，依靠自身的推力实现分离，不适用于没有动力装置的外挂载荷分离。自由式投放是在分离过程中去除挂载约束，使其依靠重力实现分离，该方式仅适用于大质量载荷在特定飞行条件下的投放过程。对于质量较轻且没有动力装置的外挂载荷，因其重力往往会小于气流所施加的升力，只能采用弹射式投放方案。

飞行器载荷投放过程存在着投放物与飞行器相撞、投放物投放分离后失控、投放扰流干扰飞行器等潜在风险，需要通过风洞实验确定并验证分离过程中投放物角度、角速度等的各项参数。新一代飞行器的设计速度要求了实验在跨音速、超音速甚至高超音速风洞中进行。从我国风洞设备的研发进度来看，目前此类型风洞实验段横截面的尺寸较小，无法运用飞行器真机或等比例模型进行实验，因此，只能依据风洞实验的缩比准则设计相应的模型进行替代。由此可见，对飞行器投放物弹射挂架的研制具有重要的理论与实践意义

为此，我们研发出了新的一种投放类模型挂架机构。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种投放类模型挂架机构，解决了现有常规截止阀都是单阀芯结构设计，因此现有截止阀在实际使用的过程中，阀芯容易出现遇冷收缩，进而很容易导致截止阀因阀芯密封性不强而泄漏的情况，进而导致液氢在输送或切断过程中存在一定的安全隐患的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种投放类模型挂架机构，包括固定架，所述固定架的顶部开设有第一高压气孔和第二高压气孔，所述第一高压气孔的内表面一侧开设有支气孔，所述固定架的底部对称开设有两个隐藏槽，所述固定架的底部开设有通槽，所述第二高压气孔与相邻隐藏槽之间共同安装有第一弹射组件，所述支气孔与相邻隐藏槽之间共同安装有第二弹射组件，所述第一高压气孔与通槽之间共同安装有切线组件；

所述固定架的外表面一侧对称开设有两个装配槽，两个所述装配槽均与固定架之间共同安装有制动器，两个所述制动器的底部共同抵接有投放物，所述投放物的上表面固定连接有挂钩；

所述固定架的外表面一侧安装有放线组件，所述放线组件的放线端固定连接有尼龙线，且尼龙线贯穿挂钩设置，所述尼龙线的末端与固定架之间共同安装有固线组件。

进一步的，所述第一弹射组件和第二弹射组件均包括活塞杆，且活塞杆的活塞端与相邻第二高压气孔和相邻支气孔的内壁之间抵接滑动，所述活塞杆贯穿相邻第二高压气孔和相邻支气孔的内底壁延伸至隐藏槽的内部，所述活塞杆的底部固定连接有弹射块。

进一步的，所述切线组件包括活塞本体，且活塞本体与第一高压气孔的内壁之间抵接滑动，所述活塞本体的底部固定连接有导向杆，且导向杆垂直贯穿第一高压气孔的内底壁延伸至通槽的内部，所述导向杆的底部固定连接有切刀，所述导向杆的外表面两侧均开设有滑槽，两个所述滑槽的内部均滑动连接有滑块，且滑块与第一高压气孔的内壁之间固定连接。

进一步的，两个所述制动器均包括螺纹套，且螺纹套的底部与装配槽的内底壁之间转动连接，所述装配槽的内底壁开设有贯穿至底部的通孔，所述螺纹套的内表面螺纹连接有调节螺杆，且调节螺杆贯穿通孔延伸至固定架的底部，所述调节螺杆的底部固定连接有安装座，所述安装座的外表面对称贯穿固定连接有两个制动杆，所述调节螺杆的外表面两侧均开设有导向槽，两个所述导向槽的内部均滑动连接有导向块，且导向块与通孔的内壁固定连接，所述螺纹套的外表面一侧固定套接有从动齿轮，所述从动齿轮的外表面一侧啮合连接有主动齿轮，所述装配槽的内底壁固定连接有电机，且电机的驱动轴与主动齿轮之间固定连接。

进一步的，所述挂钩的外表面一侧开设有贯穿至另一侧的穿线孔，且穿线孔与尼龙线相匹配。

进一步的，两个所述放线组件包括开设在固定架外表面的螺纹槽和限位槽，且螺纹槽与限位槽之间相连通，所述限位槽的内部限位转动有限位环，所述限位环的外表面一侧固定连接有收卷轮，且收卷轮与尼龙线的一端固定连接，所述收卷轮的外表面一侧设有贯穿至另一侧的锁紧螺栓，且锁紧螺栓与螺纹槽之间相匹配。

进一步的，所述固线组件包括开设在固定架外表面的插槽，所述插槽的内壁插接有插杆，所述插杆的外表面一侧固定连接有固定块，所述固定块的底部开设有插线孔，所述固定块的外表面一侧设有贯穿至插线孔内部的锁紧螺丝，且锁紧螺丝与固定块之间螺纹连接。

进一步的，所述固定架的顶部对称开设有两个安装孔。

工作原理：在使用时，首先将第一高压气孔与第二高压气孔与外部供气设备连接，可以为第一高压气孔和第二高压气孔提供高压气体，然后调整两个制动器，电机驱动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从而驱动螺纹套转动，螺纹套带动调节螺杆向下移动，从而调节两个安装座以及制动杆的高度，直至达到所需要求，接着将尼龙线穿过挂钩上的穿线孔，然后将尼龙线一端插入插线孔内，拧上锁紧螺丝，从而将尼龙线一端固定在固定块内，接着将插杆插入插槽内，然后转动收卷轮，收卷轮对尼龙线进行收卷，从而通过挂钩带动投放物上升，直至投放物与制动杆抵接，接着，通过锁紧螺丝与螺纹槽配合将收卷轮锁紧固定，在进行试验时，外部供气设备可以为第一高压气孔和第二高压气孔提供高压气体，高压气体推动活塞杆以及活塞本体下降，活塞杆带动弹射块下降，活塞本体带动导向杆以及切刀下降，当弹射块与投放物接触的瞬间，切刀将尼龙绳切断，投放物被弹射投放。

（三）有益效果

本发明提供了一种投放类模型挂架机构。具备以下有益效果：

1、该投放类模型挂架机构，通过设置的第一高压气孔、第二高压气孔、第一弹射组件、支线孔、切线组件、第二弹射组件、制动器、尼龙线、挂钩、放线组件和固线组件，不仅可以实现投放物挂载可靠、分离可控，还能够模拟投放物与飞行器分离过程中角度、角速度等位姿参数，能满足工程应用要求，并且该方法不需要复杂的测量设备，具有较好的工程操作性。

2、该投放类模型挂架机构，通过设置的切线组件、第二弹射组件、支线孔和第一高压气孔，第二弹射组件与切线组件处于同一气路下同时触发，导致其运动距离相同，由此实现弹射加载力施加与挂载约束解除的协同动作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的图2中A处的放大图；

图4为本发明的图2中B处的放大图；

图5为本发明的尼龙线安装示意图；

图6为本发明放线组件与固定线组件位置关系图。

其中，1、固定架；2、第一高压气孔；3、第二高压气孔；4、活塞杆；5、尼龙线；6、挂钩；7、安装座；8、投放物；9、穿线孔；10、制动杆；11、弹射块；12、隐藏槽；13、主动齿轮；14、电机；15、切刀；16、通槽；17、支气孔；18、活塞本体；19、导向杆；20、装配槽；21、从动齿轮；22、滑槽；23、滑块；24、导向槽；25、螺纹套；26、导向块；27、插线孔；28、调节螺杆；29、通孔；30、插杆；31、固定块；32、锁紧螺丝；33、锁紧螺栓；34、限位环；35、收卷轮；36、螺纹槽；37、插槽；38、限位槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，本发明实施例提供一种投放类模型挂架机构，包括固定架1，固定架1的顶部开设有第一高压气孔2和第二高压气孔3，第一高压气孔2的内表面一侧开设有支气孔17，固定架1的底部对称开设有两个隐藏槽12，固定架1的底部开设有通槽16，第二高压气孔3与相邻隐藏槽12之间共同安装有第一弹射组件，支气孔17与相邻隐藏槽12之间共同安装有第二弹射组件，第一高压气孔2与通槽16之间共同安装有切线组件；

固定架1的外表面一侧对称开设有两个装配槽20，两个装配槽20均与固定架1之间共同安装有制动器，两个制动器的底部共同抵接有投放物8，投放物8的上表面固定连接有挂钩6；

固定架1的外表面一侧安装有放线组件，放线组件的放线端固定连接有尼龙线5，且尼龙线5贯穿挂钩6设置，尼龙线5的末端与固定架1之间共同安装有固线组件。

图1所示，挂钩6的外表面一侧开设有贯穿至另一侧的穿线孔9，且穿线孔9与尼龙线5相匹配。

采用上述方案在使用时，需要将尼龙线5穿过穿线孔9，使得尼龙线5对挂钩6具有限位作用，有利于将挂钩6提起。

固定架1的顶部对称开设有两个安装孔。

采用上述方案在使用时，可以通过安装孔对固定架1进行固定安装。

图1、图2和图4所示，两个制动器均包括螺纹套25，且螺纹套25的底部与装配槽20的内底壁之间转动连接，装配槽20的内底壁开设有贯穿至底部的通孔29，螺纹套25的内表面螺纹连接有调节螺杆28，且调节螺杆28贯穿通孔29延伸至固定架1的底部，调节螺杆28的底部固定连接有安装座7，安装座7的外表面对称贯穿固定连接有两个制动杆10，调节螺杆28的外表面两侧均开设有导向槽24，两个导向槽24的内部均滑动连接有导向块26，且导向块26与通孔29的内壁固定连接，螺纹套25的外表面一侧固定套接有从动齿轮21，从动齿轮21的外表面一侧啮合连接有主动齿轮13，装配槽20的内底壁固定连接有电机14，且电机14的驱动轴与主动齿轮13之间固定连接。

采用上述方案在使用时，电机14驱动主动齿轮13转动，主动齿轮13带动从动齿轮21转动，从动齿轮21带动螺纹套25转动，螺纹套25带动调节螺杆28上升或下降，从而调整安装座7以及制动杆10的高度。

其中，导向槽24与导向块26配合对调节螺杆28的移动具有限位作用，保证调节螺杆28移动的稳定性，从而保证安装座7移动的稳定性。

图2所示，第一弹射组件和第二弹射组件均包括活塞杆4，且活塞杆4的活塞端与相邻第二高压气孔3和相邻支气孔17的内壁之间抵接滑动，活塞杆4贯穿相邻第二高压气孔3和相邻支气孔17的内底壁延伸至隐藏槽12的内部，活塞杆4的底部固定连接有弹射块11。

采用上述方案在使用时，首先将第一高压气孔2与第二高压气孔3与外部供气设备连接，可以为第一高压气孔2和第二高压气孔3提供高压气体，在需要进行投放试验时，外部供气设备将高压气体输送至第一高压气孔2和第二高压气孔3内，进入第一高压气孔2内的气体一部分进入支气孔17内，从而推动两个活塞杆4移动，活塞杆4带动弹射块11移动。

图2和图3所示，切线组件包括活塞本体18，且活塞本体18与第一高压气孔2的内壁之间抵接滑动，活塞本体18的底部固定连接有导向杆19，且导向杆19垂直贯穿第一高压气孔2的内底壁延伸至通槽16的内部，导向杆19的底部固定连接有切刀15，导向杆19的外表面两侧均开设有滑槽22，两个滑槽22的内部均滑动连接有滑块23，且滑块23与第一高压气孔2的内壁之间固定连接。

采用上述方案在使用时，高压气体进入第一高压气孔2后推动活塞本体18移动，活塞本体18带动导向杆19移动，导向杆19带动切刀15下移切断尼龙线5。

其中，滑块23与滑槽22配合具有限位作用，能够保证导向杆19移动的稳定性，从而保证了切刀15移动的稳定性。

图5和图6所示，两个放线组件包括开设在固定架1外表面的螺纹槽36和限位槽38，且螺纹槽36与限位槽38之间相连通，限位槽38的内部限位转动有限位环34，限位环34的外表面一侧固定连接有收卷轮35，且收卷轮35与尼龙线5的一端固定连接，收卷轮35的外表面一侧设有贯穿至另一侧的锁紧螺栓33，且锁紧螺栓33与螺纹槽36之间相匹配。

采用上述方案在使用时，通过收卷轮35可以对尼龙线5进行收卷和释放，而锁紧螺栓33与螺纹槽36配合可以将收卷轮35固定，避免收卷轮35发生旋转。

固线组件包括开设在固定架1外表面的插槽37，插槽37的内壁插接有插杆30，插杆30的外表面一侧固定连接有固定块31，固定块31的底部开设有插线孔27，固定块31的外表面一侧设有贯穿至插线孔27内部的锁紧螺丝32，且锁紧螺丝32与固定块31之间螺纹连接。

采用上述方案在使用时，当尼龙线5的一端穿过穿线孔9后，将其插入插线孔27然后，然后拧下锁紧螺丝32将尼龙线5固定，然后将插杆30插入插槽37内，完成固定块31的放置。

其中，插杆30与插槽37配合有利于固定块31的限位安装。

在对投放物模型与飞行器脱离过程的分析中，可将投放物8模型等效为刚体。当将投放物8的方向运动通过机构予以严格限制时，投放物8的运动就可以等效成刚体平面内的运动。平面内刚体的简单运动包括直线运动与绕定轴回转两个大类。在投放分离过程中，投放物8模型将在弹射力、重力、前后弹射力分力的共同作用下产生“低头”运动，因此，投放物8模型在分离过程中的运动不可能是直线运动。

投放物8与飞行器分离时向下Z最大速度为Vs=1.12m/S及分离时的投放物角8速度在-50°/S～-5°/S范围内可调的要求。根据能量守恒定律及力矩角速度关系可以得出以下关系：

(式8.1)

(式8.2)

(式8.3)

(式8.4)

式中：V为悬挂物下降速度；L1、L2为距离中心长度；g为重力加速度（风洞所在位置）；S为加载杆与悬挂物受力开始到结束时接触的距离；F2、F1为前后投放力值；m为模型的重量；ω为旋转角速度；I为弹体的惯量。

将已知参数V、L1、L2、g、S、m、I带入以上式中，并利用excel数据计算得出挂架所需的各技术要求理论计算数值，如表1所示。

表1 模型理论计算数值表

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。